【正文】 學士學位畢業(yè)設計 要全套資料請聯(lián)系 3106128037(包括 CAD 圖） CA6110 發(fā)動機曲軸的加工工藝及夾具設計 I 摘 要 曲軸是汽車發(fā)動機的關鍵零件之一 ,其性能好壞直接影響到汽車發(fā)動機的質(zhì)量和壽命 .曲軸在發(fā)動機中承擔最大負荷和全部功率 ,承受著強大的方向不斷變化的彎矩及扭矩，同時經(jīng)受著長時間高速運轉(zhuǎn)的磨損，因此要求曲軸材質(zhì)具有較高的剛性、疲勞強度和良好的耐磨性能。所撰寫的工藝路線合理與否，不但影響加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，而且影響到工人、設備、工藝裝備及生產(chǎn)場地 等 的合理利用，從而影響生產(chǎn)成本。主軸頸被安裝在缸體上，連桿頸與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與汽缸活塞連接，是一個典型的曲柄滑塊機構。主軸 頸被安裝在缸體上，連桿頸與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與汽缸 活塞 連接，是一個典型的曲柄滑塊機構。 曲軸的結構包括 軸頸、曲軸臂、曲軸銷、側(cè)蓋以及連桿大端軸 V 承。曲軸銷具有第一機油緩沖室、第二機油緩沖室以及第二油路。本實用新型可將機油內(nèi)微小異物過濾掉，減少了連桿大端軸承遭受微小異物侵入的機會，并避免連桿大端軸承損壞，進而可延長曲軸結構的使用壽命。精加工普遍采用 MQ8260 等普通曲軸磨床進行粗磨、半精磨、精磨、拋光，通?？咳斯げ僮?，加工質(zhì)量不穩(wěn)，尺寸一致性差。 VI 1 1 6110 發(fā)動機曲軸零件圖的分析 曲軸的功能和用途 曲軸是發(fā)動機上極為重要的零件， 他是將連桿傳來的徑向力轉(zhuǎn)變成饒其本身軸線旋轉(zhuǎn)的扭矩，并將此扭矩輸出給汽車或其他裝置。大致結構如圖所示，曲柄臂和連桿軸頸、主軸頸由圓角連接。振動引起的附加力的精確計算非常復雜，所以常和實測并用。 ，包括主軸頸與連桿軸頸的平行度：一般為 100mm 之內(nèi) 不大于 ；曲軸各主軸頸的同軸度：小型高速曲軸為 ，中大型低速曲軸為 ～ 。 年生產(chǎn)綱領： n (1 % % )1 0 0 0 0 0 1 (1 1 0 % % )111000N Q a ??? ? ? ? ?? ? ? ? ?? （ 21） 曲 軸的年產(chǎn)量為 111000 件，現(xiàn)在已知該產(chǎn)品為中型機械，根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表 生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領的關系，可確定其 3 生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。本零件的各表面加工并不 困難。 曲軸零件的形狀比較復雜，因此毛坯形狀要與零件的形狀盡量接近，即外形鍛成六拐形式，兩端空寂臺階不用鍛出。 由于大批量生產(chǎn)的曲柄毛坯的精度高，曲柄不加工，所以軸向的定 4 位基準一般選取中間主軸頸兩邊的曲柄。但在曲軸加工的過程中，定位基準要經(jīng)過多次轉(zhuǎn)換 。在加工過程中還要安排校直、檢驗、清洗等工序。而連桿軸頸的粗、精加工，一般都要以曲軸兩端主軸頸定位，所以連桿的粗精加工都安排在主軸頸加工之后進行的。 在精磨主軸頸的過程中，先精磨第四主軸頸，這樣在精磨其他主軸頸、油封軸頸時就可以以第四主軸頸為輔助支撐面，因而可以大大降低曲軸精磨后的彎曲變形。 校直對曲軸的疲勞強度有著不利的影響，在制定曲軸的加工工藝過程中，應盡量減少曲軸的校直的次數(shù)。 制定工藝路線 制定 6110 曲軸 工藝路線的出發(fā)點，應當使曲軸的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理保證，在大批量的生產(chǎn)情況下，可以考慮采用專用機床和專用夾具等，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率，除此之外，還應當考慮經(jīng)濟因素，以降低生產(chǎn)成本。 因此，經(jīng)過綜合考慮，最終確定 6110 曲軸加工工過程如下表 21。 （ 2）加工精度 零件除兩端孔外的各表面為磨削加工精度 2F 。 設計毛胚圖 （一）確定毛胚尺寸公差 本零件的鍛件質(zhì)量 ，形狀復雜系數(shù) 2S ，含 C為 %～ %，按《機械制造工藝設計簡明手冊》表 ，鍛件的材質(zhì)系數(shù) M1，采取平直分模線，鍛件為精密精度等級，則毛坯的公差可從《機械制造工藝設計簡明手冊》表 ， 查得。 重要工序設計 選擇加工設備和工藝裝備 工序 1：選用 MP73 銑鉆組合加床，使用 MP73 銑鉆組合機床夾具，根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表 1039 選用鑲齒套式銑刀（ GB112685）直徑 =125mm，寬 L=40mm 的中心鉆頭，據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表 1021（ GB607885）選用 B 形帶護錐的中心鉆 d=8mm，l=100mm；量具選用 1000mm 鋼直尺和分度值 測量范圍 0～ 125 的游標卡尺。 工序 13： 查 CFM 公司曲軸內(nèi)銑機床號及技術參數(shù)表選用 FKP20/1型單刀盤內(nèi)銑床，使用內(nèi)銑自帶卡座和中心定位和夾緊；選用刀盤型號為 MKJ，內(nèi)徑Φ 300mm，刀片號 16/8；量檢具選 24240C 型氣動量儀，曲軸自動檢驗機和圓規(guī)卡規(guī)，手提式曲軸表面粗糙度檢驗儀。 確定工序尺寸 確定工序尺寸的一般方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件圖樣的要求標注。中間工序尺寸的公差按加工方法的經(jīng)濟加工精度確定。本零件各主要端面的加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度。 工序 1（銑端面鉆中心孔）切削用量及時間的確定 本工序為粗加工工序。參照《金屬機械加工人員手冊》表 1470，由銑刀直徑 d=125mm,銑刀齒數(shù) z=6和 zf =。 （ 3）確定切削速度 v： 同進給量，可查得 v=12~25mm/min,本工序中取 v=20m/min。參照《金屬機械加工人員手冊》表 14128，工件磨削表面的直徑 d=75mm, 查得wv =13~16min,本工序去 wv =13m/min。 mm?? （ 2）確定進給量 Bf ： 參照《金屬機械加工人員手冊》表 14128，可算得縱向進給量(0 . 5 ~ 0 . 8 ) (0 . 5 ~ 0 . 8 ) 1 6 8 ~ 1 2 . 8 /BMf b m m m m r? ? ? ?，取 12 /Bf mm r? 。 （ 4）確定主軸轉(zhuǎn)速 n 1000 1 0 0 0 2 5 6 0 / m in3 .1 4 1 5 0svnrd? ?????? =（ 211） 據(jù) MQ1350B 外圓磨床的轉(zhuǎn)速，取 n=3200r/min. （ 5）確定粗磨齒輪軸項的基本時間 同上可知 2 ( 35 2 1 ) 5 2 m in73 .5 12 47 4j w B tL hKTin f f ? ? ? ?? ? ? ??? （ 212） 工序的基本時間為 12T 0. 32 0. 32 0. 64 m inj j jTT? ? ? ? ? 工序 9（精車第二、三、五、六、七主軸頸、油封軸頸和法蘭）切削用量即基本時間的確定 本工序為精加工工序，選用 CK6140數(shù)控車床和 YT15硬質(zhì)合金車刀，選用可轉(zhuǎn)位車刀（ GB207887,GB208087） ,刀具副偏角 10rk ??，刀尖圓 18 弧半徑 mm? ? 。 mm? 125 / minvm? /f mm r? 19 600 / minnr? ? 工序 29（精磨第四主軸頸及其過渡圓角）切削用量及基本時間的確定 本工序為精加工工序，選用 MQ1350B 外圓磨床，是用頂尖定位、1 0 0 ~ 1 3 0 3 3 9 2 8 3JB ?雞心頭夾緊，并使用中心架，所選砂輪的寬度為32Mb mm? 。機床夾具的用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對于機床或刀具有一個正確的位置，并在加工過程中這個位置 不變，可以看出夾具在機械加工中占有很重要的地位，尤其是在成批生產(chǎn)時更是大量采用機床夾具，它們是機床和工件之間的連接裝置，使工件相對機床或刀具獲得正確的位置。機床夾具的基本組成，根據(jù)功用一般可分為： 1）定位原件或裝置，用以確定工件在夾具中的正確位置； 2）刀具導向原件或裝 置，用以引導刀具或用以調(diào)整刀具相對于工件的位置； 3）夾緊元件或裝置，用以夾緊元件； 4）連接原件，用以確定工件在機床上的正確位置并與機床相連接； 5）夾具體，用以連接各夾具元件及裝置，使之成為一個整體，并通過它將夾 21 具安裝在機床上； 6）其他元件及裝置，如分度裝置、防錯裝置等。 剛性差 因本曲軸長徑比較大，同時具有曲拐，因此 剛性較差。 22 （ 4）：在有可能產(chǎn)生變形的工序后面增設校直工序。 B：粗基準選擇用曲軸兩端的中心孔。 D：曲軸軸向定位以主軸頸軸肩定位，工藝設計時定位基準應盡量與設計基準一致。連桿軸頸側(cè)面有較高的端面跳動要求，并同時滿足和磨削表面的粗糙度要求，這就要求夾具有較好的定位和夾緊裝置，盡量減少定位和夾緊誤差。 6110 曲軸連桿軸頸粗磨夾具設計 定位基準的選擇 工件在機床上的定位，實際上包括工件在夾具上的定位和夾具在機床上的定位兩個方面，這里只討論工件在夾具上的定位。 在制定曲軸的粗磨工藝規(guī)程時，已經(jīng)初步考慮了加工工藝基準問題，并繪制了工序簡圖如 31。177。 3 0 ′ 以 內(nèi) 圖 31 6110 曲軸連桿軸頸粗磨工序圖 磨削力及夾緊力的計算 計算切削力 刀具： 8 0 8 1 3 4 6 5 3 5P S A A L B? ? ? ? ?型砂輪 在一般外圓磨削情況下，磨削力可分為相互垂直的三個分力，即； tF 切向磨削力（砂輪旋轉(zhuǎn)的切向方向） nF 法向磨削力（砂輪和工件接觸面的法線方向） aF 軸向磨削力（縱向進給方向） 其中，切向磨削力 tF 是確定磨床電動機功率的主要參數(shù)，又稱為主磨削力：法向力 nF 作用于砂輪的切入方向，壓向工件，直接影響工件的精度和加工表面的質(zhì)量；軸向磨削力 aF 作用于機床 的進給系統(tǒng)，但與 tF和 nF 相比較數(shù)值較小，一般不考慮。 將 N 值帶入上世的實際夾緊力為： 22122sin2sin2MG fDW ff????? （ 35） 其中已知 D=， G=， 1f = 2f =， 090?? ， 3 1 4 1 .8 3 7 .5 5 5 8 9 8 7 .322FDM N m m?? ? ? ? ? ?，算得： 002 5 8 9 8 7 . 3 7 4 8 . 7 2 0 . 2 57 5 . 1 sin 4 5 2 6 8 6 . 50 . 2 50 . 2 5 sin 4 5WN? ????? ii ：壓蓋夾緊機構產(chǎn)生的夾緊力 27 查《機床夾具設計手冊》表 1213 螺母夾緊力可得用扳手的 M20六角螺母許用夾緊力 0W =7950N，顯然 0 2WW＞ ，故本夾具可以安全的工作。 2Dw B g j ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? （ 36） 本夾具的主要定位元件為 V 型塊，軸向定位時定位基準 —— 右夾具體的左端面與止推面的接合面即為曲軸連桿軸頸工序基準，即不存在基準位移公差也不存在基準不重合誤差，所以 0?? 。左右夾具體的中心線即為主軸的回轉(zhuǎn)中心線。 V 型塊的定位靠定位銷 8 來實現(xiàn)。由于分度盤的 3 個齒面為 0120 精確分度，因此保 證了個連桿軸頸的角度偏差并滿足了工藝要求。 總結 對任何制造業(yè)來說，制造工藝的基本要求主要是兩個方面：一是質(zhì)